2024 年 9 月 18 日
- 一個國際研究小組發現了迄今為止觀察到的最大的黑洞等離子體噴流。這些所謂的「噴流」總長度為 23 光年，因此在宇宙中延伸的距離比之前已知的要遠得多。
- 這種大小的噴流可能會影響星系的形成。發現的這對等離子射流可能影響了早期宇宙的結構。
- 研究結果發表在專業雜誌《自然》。
- 焦點：太空旅行
天文物理學家發現了太空中有史以來最大的黑洞等離子體噴流。眾所周知，黑洞會吞噬周圍的物質。但它們也可以以輻射或等離子射流的形式噴出大量能量，即所謂的「射流」。包括 Dr. 在內的國際研究團隊德國航空航天中心 (DLR) 的加布里埃拉·卡利斯特羅·裡維拉 (Gabriela Calistro Rivera) 現在發現了一對總長度為 2300 萬光年的噴流。這相當於 140 個連續的銀河系的大小。等離子噴流在超大質量黑洞的上方和下方射出，其輸出量相當於數兆個太陽。這項研究由加州理工學院 (Caltech) 牽頭，於 2024 年 9 月 18 日發表在《自然》雜誌上。
這些噴流的暱稱是「Porphyrion」——以希臘神話中的巨人命名——起源於位於遙遠星系中心的一個黑洞。眾所周知，噴流可以延伸到星系邊界之外。然而，令專家們驚訝的是，卟啉延伸到了宇宙的真空中。分類：恆星分為星系，星系又被分成星系群和星系團，星系團和星系團之間有大片的空白空間。星係就像宇宙蜘蛛網一樣連結起來。
對星系形成的影響
「來自黑洞的高能量輻射和噴流可以極大地影響星系的生長和演化。 「卟啉表明，這些影響可以達到前所未有的程度，並影響我們宇宙的結構，」卡利斯特羅·裡維拉說。
最新發現表明，早期宇宙中的巨型噴流對星系形成的影響可能比先前認為的更大。這兩架噴流距離地球 75 億光年，其歷史可以追溯到宇宙年齡只有現在一半的時候。因此，卟啉在早期時代就已經存在，當時宇宙還不太廣闊，宇宙網的細線彼此靠得更近。因此，巨流的影響範圍擴大到了宇宙的相應更大部分。
這對噴射流是在歐洲 LOFAR（低頻陣列）射電望遠鏡的幫助下發現的。該團隊還使用了印度的巨型米波射電望遠鏡 (GMRT)，以及來自暗能量光譜儀器 (DESI) 計畫和夏威夷 WM 凱克天文台的附加數據。這幫助研究人員確定了產生噴流的超大質量黑洞的正確宿主星系。此外，德國太空中心科學家卡利斯特羅·裡維拉結合這些觀測數據，創建了一個模型，可以確定星系和黑洞的物理特性。借助物理模型，他們還發現了星系的年齡、亮度和質量，也就是它包含多少顆恆星。該黑洞被證明具有超大質量且非常活躍。
對黑洞的新見解
當超大質量黑洞變得活躍時，它們巨大的引力會牽引並加熱周圍的物質。大量能量以噴流（無線電模式）或可見光或紫外線範圍內的輻射（輻射模式）的形式釋放。輻射模式黑洞在年輕或遙遠的宇宙中更常見，而噴射黑洞在當今的宇宙中更常見。
「透過將電磁波譜不同區域的觀測資料與理論模型進行比較，我們能夠更了解黑洞及其星系的物理現象。卡利斯特羅·裡維拉（Calistro Rivera）解釋說：“在這裡，我們了解到，卟啉粒子中的巨大噴流來自輻射模式下的活躍黑洞。”卟啉來自輻射模式黑洞這一事實令人驚訝。直到現在，人們還不知道這種模式可以生產如此大型且強大的噴射機。
此外，由於卟啉位於遙遠的宇宙中，那裡有大量的輻射模式黑洞，這項發現表明可能存在更多巨大的噴流。 「我們可能只看到了冰山一角，」《自然》研究的主要作者 Dr.來自加州理工學院的 Martijn Oei。 「我們的 LOFAR 調查只覆蓋了 15% 的天空。大多數這些巨大的噴射機可能很難被發現，所以我們相信那裡還有更多這樣的龐然大物。
下一步，研究團隊希望更了解這些巨型結構在星系之間的空間中傳播宇宙射線、熱、重原子和磁場時如何影響周圍環境。
[照片]
(A) 發現來自黑洞的巨大等離子射流（藝術家的印象）
迄今為止觀察到的最長黑洞噴流系統的藝術插圖。等離子束在超大質量黑洞的上方和下方射出。該黑洞位於距離地球 75 億光年的巨大星系的中心。這些噴流噴射出宇宙射線、熱量、重原子和磁場，影響周圍的宇宙網——一個由細線組成的巨大網絡，連接宇宙中的星係並為其提供動力。
(B) LOFAR射電望遠鏡拍攝的影像
此影像由歐洲 LOFAR（低頻陣列）射電望遠鏡拍攝，顯示了已知最長的黑洞噴流對。牛津大學的共同發現者艾文·加斯特以希臘神話中的巨型卟啉命名了這兩個等離子體噴流。它們跨越 2300 萬光年，相當於 140 個連續的銀河系大小。擁有超大質量黑洞的星係可以被視為影像中心的一個點。中心附近最大的斑點狀結構是另一個較小的噴射系統。
(C) 噴流如何穿透星系的圖示
藝術家的印象展示了一系列虛構的巨型噴氣機刺穿宇宙網。噴流從星系中噴出，穿過網狀結構，進入宇宙空隙區域。巨型等離子體噴流「Porphyrion」的發現表明，早期宇宙中的噴流對星系形成的影響可能比先前認為的更大。